空氣凈化器最低噪聲檔凈化能力的實驗分析

楊瑾 沈浩 顧聞喆 孫立

（上海市計量測試技術研究院，上海 200233）

0 前言

空氣凈化器是日常家用電器之一，用于提高室內空氣質量。消費者在追求產品高性能的同時，對產品舒適性的要求也越來越高。凈化性能高，運行噪聲低，是空氣凈化器產品的發展趨勢。生產廠家根據消費者需求，生產出最低噪聲檔的機型，一般會標注“靜音檔”或“睡眠檔”。空氣凈化器產生的噪聲主要來源于電機，和凈化器的結構設計與密封性、過濾器的材質等也息息相關。空氣凈化器的凈化能力和噪聲大小成正比，噪聲越低，凈化能力越弱，解決此問題存在很高的技術難度。大多數產品宣稱的凈化能力均為最強性能狀態下的，并標明此狀態下的噪聲，而對最低噪聲檔的凈化能力則鮮有標明。

空氣凈化器在最低噪聲檔運行時，若噪聲較大，不能滿足消費者睡眠、休息環境的要求；若噪聲雖小，但凈化能力低，也不能滿足消費者使用空氣凈化器保護健康的需求。因此，本次試驗將針對具備最低噪聲檔的空氣凈化器的噪聲水平和凈化能力進行分析。

1 試驗內容

1.1 試驗樣品

本次調查市場銷量前20的空氣凈化器品牌，每個品牌選取標稱睡眠檔或靜音檔的機型，共選取16臺具有代表性的落地式空氣凈化器。空氣凈化器標稱顆粒物潔凈空氣量（以下簡稱CADR）范圍為190m3/h～800m3/h。

1.2 儀器設備

激光氣溶膠粒徑譜儀，其型號為TSI 3340；環境試驗艙，體積為30m3；多通道聲分析儀，型號為3560D；半消聲室。

1.3 測試指標

樣機最低噪聲檔噪聲聲功率級、最低噪聲檔對應的CADR。

1.3.1 噪聲聲功率級

試驗參照GB/T 4214.1-2000[1]，將樣品固定于測試架，測量表面為半球面，半球面測量表面的半徑2m，帶有10個測點。

空氣凈化器在睡眠檔或靜音檔位運行工作，依據標準要求測出10個測試點的聲壓級LPi，利用公式（1）計算聲功率級LW。

式中，LPTNC—由背景噪聲修正值和環境修正值修正的測量表面A計權聲壓級，dB；

S—測量表面的面積，m2；

S0=1m2。

1.3.2 潔凈空氣量

試驗參照GB/T 18801-2015[2]，在環境溫度為（25±2）℃、相對濕度為（50±10）%的條件下，在30m3試驗艙中進行測試。試驗過程中，空氣凈化器均調節至最低噪聲檔運行。

2 結果與問題

2.1 結果分析

本文選擇市面上16臺不同品牌的空氣凈化器產品為研究對象，對樣機的最低噪聲檔聲功率級、最低噪聲檔對應的CADR等指標進行檢測，數據見表1。

表1 16臺空氣凈化器最低噪聲檔噪聲值及其凈化能力

從表1可以看到，所選樣機最低噪聲檔噪聲聲功率實測值范圍為29.5dB（A）～36.9dB（A）。根據GB 50118-2010[3]附錄A室內噪聲級測量方法的規定，測點距離房間內噪聲源應大于等于1.5m，對臥室夜間的允許噪聲級應滿足不大于37dB（A）的要求。表1的數據顯示，16臺樣機的最低噪聲檔噪聲值均小于37dB（A），但兩者的含義不同，前者是聲功率級值，后者是聲壓級值。

產品運行的噪聲規定和人耳實際聽到的噪聲規定是不同的，分別以聲功率和聲壓體現，聲功率用于評價產品噪聲能量大小，不受外因影響；聲壓更體現人耳對聲音強弱變化的響應。通過式（1）可以得出，兩者也有一定的數學關系。當測量表面的面積S=S0時，即S=2πr2=1m2，測得的噪聲聲功率級和聲壓級是一樣的，此時r=0.4m。也就是說，當測量點大于0.4m時，測點聲壓級的值大于聲功率級的值，r越大，兩者差值也越大。

同時，最低噪聲檔CADR實測值與標稱值的比值范圍為14%～32%，通過數據分析，樣機的最低噪聲檔噪聲值大小與CADR標稱值大小并無對應關系，最低噪聲檔運行狀態CADR與CADR標稱值比值與CADR標稱值大小也無對應關系。但是大部分樣機的最低噪聲檔CADR實測值與標稱值比值大小和最低噪聲檔噪聲值高低有一定的正比關系，當噪聲值降低時，產品的CADR也相應降低。產品主要通過降低風機轉速來降低噪聲，同時也會帶來CADR的降低。

2.2 問題分析

室內顆粒物污染的質量傳遞過程滿足質量守恒[2]，若沒有空氣凈化過程，顆粒物的去除主要通過空氣流通和沉降。空氣凈化的穩定狀態[4]是室內的初始顆粒物濃度持續低于20%，則使用空氣凈化器時室內穩態濃度ct為：

參數選取：

顆粒物污染物的自然沉降率k0=0.2h-1；

房間高度h定為2.4m；

房間面積S=標稱CADR×0.0865；

換氣次數取kv=1.0h-1；

忽略室內顆粒物污染源，即E’=0；

建筑物對顆粒物的穿透系數Pp=0.8；

室外顆粒物質量濃度根據HJ 633-2012標準[5]，取空氣質量分指數分別為良、中度污染和重度污染時對應的顆粒物濃度，即cout=75μg/m3、cout=150μg/m3和cout=250μg/m3。

將以上參數分別代入公式（2），空氣凈化器不同運行狀態下的處理能力數據見表2。

表2 空氣凈化器不同運行狀態下的處理能力

室內空氣的最高顆粒物濃度應低于空氣質量“優”對應的顆粒物污染物濃度上限值，即ct≤35μg/m3。

由表2可以看出，16臺樣機在額定狀態下運行，當室外空氣質量為良、中度污染和重度污染時，室內穩態濃度均能達到空氣質量為優時對顆粒物濃度的要求。16臺樣機在最低噪聲檔運行，當室外空氣質量為良，可滿足室內穩態濃度達到空氣質量為優時對顆粒物濃度的要求；當室外空氣質量為中度污染或重度污染，室內穩態濃度平均值分別是上限值的1.5倍或2.6倍，達不到空氣質量為優時對顆粒物濃度的要求。可見，當室外空氣質量不佳時，空氣凈化器在最低噪聲檔運行的凈化能力是不夠的。

3 結論

本文選擇不同品牌標稱有睡眠檔或靜音檔的空氣凈化器作為研究對象，對睡眠檔或靜音檔噪聲聲功率級、對應的CADR等指標進行檢測，得出以下結論：

1）16臺所選樣機的睡眠檔或靜音檔噪聲值均小于GB 50118-2010臥室內夜間允許噪聲級，說明生產企業對睡眠檔或靜音檔噪聲值的界定有一定的一致性。

2）當室外空氣質量優于重度污染（含）時，16臺樣機在額定狀態下運行，均能使室內穩態濃度達到空氣質量為優時對應的顆粒物污染物濃度上限值的1/3，但在睡眠檔或靜音檔狀態下運行，室外空氣質量嚴重于輕度污染（含）時，無法使室內穩態濃度達到空氣質量為優時對應的顆粒物污染物濃度。

目前，國內尚無家用電器產品關于靜音檔、睡眠檔的技術要求和參考標準。涉及噪聲相關的產品標準有GB/T 18801-2015、GB/T 33017.5-2017[6]和HJ 2544-2016[7]，前兩項國家標準僅對空氣凈化器額定狀態（最佳性能狀態）下的噪聲限值制定了不同的技術要求，HJ 2544-2016則增加了產品低噪聲運行狀態的噪聲限值，未規定對應的凈化能力。而市場上帶靜音檔或睡眠檔的空氣凈化器有一定的市場占比，應盡快修訂標準對空氣凈化器睡眠檔或靜音檔運行狀態時凈化能力的要求，避免企業僅宣稱低噪聲值，忽略對應凈化能力。